0002-定量泵式灌裝機(jī)設(shè)計(jì)（全套CAD圖14張+說(shuō)明書）,定量,灌裝,設(shè)計(jì),全套,cad,14,說(shuō)明書,仿單 定量灌裝機(jī)現(xiàn)況和發(fā)展文獻(xiàn)綜述 李安琪 吉林大學(xué) 生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 包裝工程專業(yè) 學(xué)號(hào)：18040326 卡號(hào)：200404249 摘要：簡(jiǎn)述了灌裝機(jī)中稱重系統(tǒng)的應(yīng)用，其設(shè)計(jì)原理結(jié)構(gòu)特性及其發(fā)展前景。 關(guān)鍵詞：稱重 灌裝機(jī) 前言 稱重式液料灌裝系統(tǒng)的控制機(jī)理,從理論上對(duì)稱重式液料灌裝進(jìn)行了分析研究,提出了常用二段灌裝的大小流量最佳切換點(diǎn)應(yīng)是一個(gè)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)量,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種效果比較理想的新型控制系統(tǒng)[1]。 稱重式定量包裝計(jì)量的允許偏差和定量包裝秤的離散范園，分析了影響定量包裝秤離散范圍的因素及其有關(guān)工藝參數(shù)的確定方法[2]。 1、稱重系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用 目前，在我國(guó)有關(guān)行業(yè)中，大容量的液體定量灌裝技術(shù)裝備與國(guó)外相比，顯得相當(dāng)落后。大部份企業(yè)還是依靠人力和陳舊的機(jī)械式磅秤進(jìn)行定量灌裝，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，灌裝精度很低，生產(chǎn)效率也相當(dāng)?shù)?；僅有一小部份企業(yè)采用了由流量電子稱重[3]。 在分析稱重式振動(dòng)給料器工作原理的基礎(chǔ)上,分析其控制儀表的設(shè)計(jì)過程。實(shí)際應(yīng)用表明:電子稱重控制儀表具有穩(wěn)定性好、體積小、可操作性強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。儀表的各項(xiàng)指標(biāo)滿足國(guó)標(biāo)要求[4]。 定量稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)須注意其機(jī)構(gòu)組成、工作原理及其主要技術(shù)參數(shù)[5]。比如煤倉(cāng)料位的連續(xù)在線測(cè)量一直是國(guó)內(nèi)外煤炭工業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)未能徹底解決的難點(diǎn)問題。調(diào)研和分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有料位計(jì)的基礎(chǔ)上,開發(fā)了一種基于稱重信號(hào)的防爆型智能重錘料位計(jì),能夠定時(shí)連續(xù)測(cè)量筒倉(cāng)料位,具有數(shù)字顯示、自檢、可編程控制、上下限聲光報(bào)警以及聯(lián)網(wǎng)功能,并適應(yīng)具有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合?？蓮V泛用于煤礦、冶金、電力、化工、建材等行業(yè)的料位檢測(cè) [6]。噴煤原煤上煤系統(tǒng)取消電振給煤機(jī) ,采用皮帶電子稱重式配煤機(jī) ,同時(shí)采用變頻器調(diào)速 ,使煙煤與無(wú)煙煤的配比穩(wěn)定、精確。對(duì)于穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益大為有利[10]。再比如煉油廠大容量的油罐計(jì)量是生產(chǎn)管理、經(jīng)濟(jì)核算的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。過去人工或儀表沿用的方法是測(cè)高度、算容積、測(cè)密度、量溫度,用溫度校正密度,再根據(jù)容積和密度計(jì)算出油品的質(zhì)量。除了勞動(dòng)量大、手續(xù)繁瑣外,還要采用多種儀表,而且在計(jì)算時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)誤差[7]。稠油粘度高、密度大、附著力強(qiáng)的特點(diǎn),若采用常規(guī)計(jì)量方式,導(dǎo)致計(jì)量誤差大,不能滿足油田開發(fā)精細(xì)管理的要求。集分離與計(jì)量功能于一身的油井計(jì)量方法,即采用稱重法對(duì)稠油進(jìn)行計(jì)量以消除油中含氣造成的假體積而帶來(lái)的測(cè)量誤差。該計(jì)量方法與常規(guī)計(jì)量方式相比具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),在油田上具有推廣應(yīng)用前景[12]。今年4月在錦州召開全國(guó)計(jì)量工作會(huì)議,討論了國(guó)家計(jì)量局制訂的貯罐液體計(jì)量系統(tǒng)采用稱重法計(jì)量?jī)x表的規(guī)程討論稿,明確了今后我國(guó)的貯罐液體計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)采用稱重式計(jì)量?jī)x表。采用稱重法計(jì)量液體的重量,可節(jié)省密度分析、溫度測(cè)量、密度修正、液位測(cè)量等多道繁瑣手續(xù),減少積累誤差,從而使計(jì)量過程更為合理。由于被測(cè)液體并不和儀表直接接觸,儀表可適用于很多種工業(yè)液體(如有泡沫、波動(dòng)、粘性、腐蝕等等)的計(jì)量[8]。 進(jìn)口定量灌裝設(shè)備屬于高科技產(chǎn)品,一般配置有高精密的計(jì)量設(shè)備,由高穩(wěn)定性和高靈敏度的傳感器、優(yōu)化的可編程邏輯控制器( PIC)或微電腦控制系統(tǒng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓機(jī)械傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成,是機(jī)、電、儀一體化的生產(chǎn)線。但在這條大型生產(chǎn)線上的核心仍是計(jì)量設(shè)備,在引進(jìn)過程要特別關(guān)注。計(jì)量設(shè)備的實(shí)際準(zhǔn)確度決定著定量灌裝設(shè)備的科技含量及價(jià)值[28]。 2、高精度自動(dòng)計(jì)量液體灌裝機(jī)、灌裝閥的原理 2.1高精度自動(dòng)計(jì)量液體灌裝機(jī)的原理 該灌裝機(jī)的整體機(jī)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，見左圖。它由步進(jìn)電機(jī)、齒輪泵灌裝頭、輸送帶和電氣控制箱組成。電氣部分主要包括步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電源、定位電磁鐵、計(jì)數(shù)器、灌裝頭電磁閥、輸送電機(jī)及相應(yīng)控制電路[9]。該機(jī)構(gòu)通過變速減速裝置把步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與齒輪泵的驅(qū)動(dòng)軸連接起來(lái)，這樣步進(jìn)電機(jī)既可以作為灌裝液體的動(dòng)力源，又可以通過控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)而達(dá)到精確控制齒輪泵的轉(zhuǎn)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量的目的[17]。其特點(diǎn)是具有極高的計(jì)量準(zhǔn)確度和較好的重復(fù)性，灌裝容量范圍很大，且可方便的任意調(diào)整。能適應(yīng)各種大小容器[18]。 2.2閥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 定量灌裝閥系統(tǒng)是由三個(gè)汽缸或油缸(上位缸、下位缸、控制缸)、兩個(gè)單向閥(上位閥、下位閥)、一個(gè)定量缸和管路以及其他配件組成[30](見圖1)。 圖1　結(jié)構(gòu)示意圖 1- 儲(chǔ)料罐　2- 上位缸　　 3- 控制缸　4- 上位閥　　 5- 定量缸　6- 下位缸　　 7- 下位閥　8- 清洗管接頭 儲(chǔ)料罐1 位于高位,由管路與上位閥4 連通。上位閥4 被一彈性膜分成上下兩部分, 可將物料與上位缸的動(dòng)作件分開,以保證物料的衛(wèi)生。下部分是帶有彈簧復(fù)位的單向閥主體, 與儲(chǔ)料罐1 和定量缸5 相連。閥的上部安裝了上位缸2, 該缸的活塞桿通過彈性膜的作用, 控制上位閥4 的開啟。在上位缸的上部還安裝了一個(gè)控制缸3, 通過該缸可確定上位缸活塞桿的行程為大小兩種方式, 進(jìn)而控制上位閥4 開啟口大小。定量缸5 與上位閥4 的出口相連, 并通過管路與下位閥7 相連, 并通過活塞運(yùn)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)物料的定量吸入和排出。下位閥7 的結(jié)構(gòu)與上位閥4 基本相同, 但沒有安裝控制缸。下位閥7 的下部為灌裝頭, 物料通過該灌裝頭出口灌裝到容器中。在灌裝頭的出口處安裝有網(wǎng)柵, 借助物料的表面張力可防止物料因自重而泄漏。閥系統(tǒng)在清洗狀態(tài)時(shí), 該灌裝頭的出口可與備用的清洗管接頭8 相連[29]。閥系統(tǒng)的特點(diǎn): 由于該閥系統(tǒng)在定量缸5 吸入物料時(shí), 使上位閥2 開啟, 在其中的物料排出時(shí)使上位閥2 關(guān)閉, 所以不會(huì)因物料吸入在定量缸內(nèi)產(chǎn)生大的負(fù)壓, 可有效地防止灌裝時(shí)產(chǎn)生氣泡。該灌裝閥系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點(diǎn): (1) 灌裝時(shí)無(wú)氣泡無(wú)飛濺, 灌裝精度高。 (2) 由于灌裝狀態(tài)良好, 可實(shí)現(xiàn)高速灌裝。 (3) 送往該灌裝閥系統(tǒng)的液體物料, 即使排氣不完全, 也可實(shí)現(xiàn)理想的灌裝。 (4) 由于不受定量缸的容積、形狀等的影響, 灌裝閥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可不受制約。 在該灌裝閥系統(tǒng)中, 單向閥處于大開度時(shí), 可對(duì)閥的管路系統(tǒng)進(jìn)行清洗和除去閥系統(tǒng)中的空氣。單向閥處于小開度時(shí), 可進(jìn)行灌裝填充作業(yè)。該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)除了可高效率、迅速、順利地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清洗及排除閥內(nèi)的空氣外, 在進(jìn)行灌裝作業(yè)時(shí), 還很容易實(shí)現(xiàn)定量缸活塞運(yùn)動(dòng)的節(jié)拍與單向閥的啟閉節(jié)拍同步。 3、滴灌控制系統(tǒng)的原理 滴灌控制系統(tǒng)的定時(shí)器是滴灌系統(tǒng)控制模塊的一個(gè)重要器件。其系統(tǒng)工作原理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和定時(shí)器芯片CPLD/FPGA的邏輯功能,采用了滴灌控制系統(tǒng)的核心元件定時(shí)器設(shè)計(jì);用VHDL進(jìn)行滴灌控制定時(shí)器ASIC的設(shè)計(jì)思路,并對(duì)滴灌控制系統(tǒng)定時(shí)器的邏輯功能進(jìn)行仿真[19]。仿真結(jié)果表明,定時(shí)器能完成設(shè)計(jì)的復(fù)位、測(cè)試、定時(shí)和計(jì)時(shí)功能[14]。 自制液體自動(dòng)灌裝機(jī)及其控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于牛奶、果汁飲料等灌裝的一種8工位回轉(zhuǎn)式液體灌裝機(jī)。其控制部分設(shè)計(jì)主要包括PLC控制落杯、灌裝、封口、退杯等的協(xié)調(diào)工作及電機(jī)間歇運(yùn)動(dòng);步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電路;氣動(dòng)落杯、退杯系統(tǒng)等[15]。 在糧油食品、化工、石油等工業(yè)領(lǐng)域中，有許多呈液體狀態(tài)的產(chǎn)品以瓶（桶）裝形式出廠，所以經(jīng)常采用液體灌裝機(jī)進(jìn)行定量灌裝。目前，我國(guó)的自動(dòng)液體灌裝機(jī)，絕大部分采用容積式計(jì)量的形式進(jìn)行分裝，即采用氣缸活塞式的機(jī)械結(jié)構(gòu)[16]。 4、灌裝機(jī)的發(fā)展動(dòng)向 從1902年到1980年，經(jīng)過近80年發(fā)展，灌裝機(jī)已經(jīng)由機(jī)械化進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代，這兩個(gè)技術(shù)時(shí)代的產(chǎn)品特點(diǎn)，集中體現(xiàn)在液體灌裝機(jī)的心臟——灌裝閥上[19]。早期的液體灌裝機(jī)采用撞塊式機(jī)械閥灌裝，由于機(jī)械效率低、漏損高，液閥演變?yōu)閺椈勺詣?dòng)控制[20]。1980年以后，電動(dòng)閥投入使用，隨著自動(dòng)化程度的提高，整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)、液、氣控制系統(tǒng)、送蓋系統(tǒng)都作了改進(jìn)。目前、液體灌裝設(shè)備正朝以下幾個(gè)發(fā)那個(gè)面發(fā)展： 4.1高速度、高精度、自動(dòng)化灌裝[21] 采用壓力灌裝、電動(dòng)閥灌裝、微機(jī)監(jiān)控灌裝生產(chǎn)線來(lái)提高灌裝速度、精度和自動(dòng)化程度。 4.2由繁到簡(jiǎn)[22] 50年代末發(fā)明內(nèi)裝彈簧閥后，一些國(guó)家和公司根據(jù)當(dāng)時(shí)閥內(nèi)裝的維修和清洗不方便且容易產(chǎn)生渦流等缺陷，將閥內(nèi)裝改為酒缸外裝閥[24]。最近幾年，一些采用閥外裝的國(guó)家和公司又采用閥內(nèi)裝的趨勢(shì)。另外，對(duì)于啤酒業(yè)來(lái)說(shuō)，開始采用無(wú)酒缸灌裝機(jī)，便環(huán)形缸為環(huán)形管道[25]。灌裝機(jī)的龐大結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化為框架式管道結(jié)構(gòu)。 4.3防止噪音[23] 灌裝過程中的噪音主要來(lái)自氣送蓋、平托氣缸和傳動(dòng)系統(tǒng)[26]。其中氣送蓋是最大的噪音源。為了排除噪音，國(guó)外采用了“撥輪送蓋”技術(shù)。噪音可降低20decibel[27]。 [1] 孫茂泉, 嚴(yán)偉躍. 稱重式液料灌裝機(jī)控制系統(tǒng)[J]. 輕工機(jī)械 , 2007,(03) [2] 趙治華. 稱重式定量包裝計(jì)量技術(shù)[J]. 包裝與食品機(jī)械 , 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